우리대학 화공생명공학부 김우열 교수 연구팀을 포함한 공동연구진이 미세먼지 원인 물질을 친환경 물질로 전환하는 기술을 개발했다.

김 교수 연구팀은 GIST 최창혁 교수 연구팀, KAIST 김형준 교수 연구팀과 함께 미세먼지의 주요 원인인 일산화질소(NO)를 고부가가치 화합물인 하이드록실아민으로 전환하는 기술을 개발했다고 전했다.

하이드록실아민(NH2OH)은 나일론의 원료인 카프로락탐(caprolactam)의 주원료이다. 카프로락탐은 상온에서 액체로 존재하며 암모니아에 높은 반응성을 보이는 특성으로 인해 그린 수소 사회의 효과적인 수소 저장 물질로 여겨진다.

공동연구진은 원자 수준으로 안정화된 철 이온 촉매 활용과 계산·분광학 기초 연구를 토대로 설계된 기술을 접목해 실제 반응 공정에서 친환경 물질인 하이드록실아민을 매우 선택적으로 생산하는 데 성공했다.

지구 대기의 78% 정도를 차지하는 풍부한 원소인 질소는 인류를 포함한 생태계의 생존에 중요한 역할을 한다. 하지만 고도화된 산업화 사회에서 발생하는 막대한 양의 질소산화물은 산성비 등 환경오염뿐만 아니라 최근 심각한 사회문제로 대두되는 미세먼지의 근본적인 원인으로 지목되고 있다.

공동연구진은 이번 연구 성과를 통해 미세먼지의 중요원인인 질소산화물의 저감과 동시에 섬유 생산의 원재료 확보뿐 아니라 그린수소 저장 등 1석 3조 이상의 활용이 가능하다고 밝혔다. 이로써 향후 배기가스 등 환경오염물질을 우리의 삶에 유용한 물질로 전환하는 친환경 시스템 확립이 가능할 것으로 기대된다

김 교수는 “이번 연구 결과를 바탕으로 미세먼지의 원인인 일산화질소로부터 안정적인 하이드록실아민을 생산에 성공했으며, 기술의 실용적 활용 가능성을 확인했다”고 밝혔다.

이번 공동연구진의 연구는 한국연구재단 미래소재디스커버리와 신진중견연계 사업 과제의 지원을 받아 이뤄졌다. 연구 성과는 세계적인 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)에 지난 25일 자로 온라인 게재됐다.

사진설명: 김우열 교수(숙명여대), 최창혁 교수(GIST), 김형준 교수(KAIST), 김동현 박사과정생(GIST), Stefan Ringe 교수(DGIST) (왼쪽부터)